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1、C单元 牛顿运动定律C1 牛顿第一定律、牛顿第三定律C2 牛顿第二定律 单位制18C22016全国卷 一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则()A质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D质点单位时间内速率的变化量总是不变解析 BC由牛顿第二定律,质点的加速度总是与该恒力方向相同,且加速度恒定,单位时间内速度的变化量不变,但速率的变化量可能不同,选项C正确,选项D错误;当恒力与速度方向不在同一直线上时,质点做匀变速曲线运动,速度方向与恒力方向不相同,但速度方向不可能总与该恒力方
2、向垂直,选项B正确;只有当恒力与速度同向,做匀加速直线运动时,速度方向才与该恒力方向相同,选项A错误19A2 、C2、E12016全国卷 两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关若它们下落相同的距离,则()A甲球用的时间比乙球长B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功19BD解析 设fkR,则由牛顿第二定律得F合mgfma,而mR3,故ag,由m甲m乙、甲乙可知a甲a乙,故C错误;因甲、乙位移相同,由v22ax可知,v甲v乙
3、,B正确;由xat2可知,t甲f乙,则W甲克服W乙克服,D正确21C2、 E32016全国卷 如图1,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点已知在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且ONMOMN.在小球从M点运动到N点的过程中()图1A弹力对小球先做正功后做负功B有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零D小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差21BCD解析 小球在M点时弹簧处于压缩状态,在N点时弹簧处于伸长状态,则在由M到N过程中有一点弹簧处于原长状态,设该点为B
4、点,另设小球在A点时对应的弹簧最短,如图所示从M点到A点,弹簧压缩量变大,弹力做负功,从A点到B点弹簧从压缩逐渐恢复至原长,弹力做正功,从B点到N点弹簧从原长逐渐伸长,弹力做负功,选项A错误小球在A点时,水平方向上弹簧的弹力与杆的弹力相平衡,小球受到的合外力F合mg,故加速度ag;小球在B点时,弹簧处于原长,杆对小球没有作用力,小球受到的合外力F合mg,故加速度ag,B正确在A点时,弹簧的弹力F弹垂直于杆,小球的速度沿杆向下,则P弹F弹vcos 0,C正确从M点到N点,小球与弹簧所组成的系统机械能守恒,则Ek增Ep减,即EkN0Ep重MEp重NEp弹MEp弹N,由于在M、N两点弹簧弹力大小相同
5、,由胡克定律可知,弹簧形变量相同,则弹性势能Ep弹NEp弹M,故EkNEp重MEp重N,D正确24C2D4E22016全国卷 如图1所示,在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道,两者在最低点B平滑连接AB弧的半径为R,BC弧的半径为.一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落,经A点沿圆弧轨道运动(1)求小球在B、A两点的动能之比;(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点图124答案 (1)5(2)能解析 (1)设小球的质量为m,小球在A点的动能为EkA,由机械能守恒得EkAmg设小球在B点的动能为EkB,同理有EkBmg由式得5(2)若小球能沿轨道运动到C点,小球在C点所
6、受轨道的正压力N应满足N0设小球在C点的速度大小为vC,由牛顿运动定律和向心加速度公式有Nmg由式得,vC应满足mgm由机械能守恒有mgmv由式可知,小球恰好可以沿轨道运动到C点10C2D4E22016天津卷 我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一如图1所示,质量m60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a3.6 m/s2匀加速滑下,到达助滑道末端B时速度vB24 m/s,A与B的竖直高度差H48 m为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h5 m,运
7、动员在B、C间运动时阻力做功W1530 J,g取10 m/s2.图1(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小;(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大?答案 (1)144 N(2)12.5 m解析 (1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动,设AB的长度为x,则有v2ax 由牛顿第二定律有mgFfma联立式,代入数据解得Ff144 N(2)设运动员到达C点时的速度为vC,在由B到达C的过程中,由动能定理有mghWmvmv设运动员在C点所受的支持力为FN,由牛顿第二定律有FNmgm由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,联立式,代入数据
8、解得R12.5 m10A2 C22016四川卷 避险车道是避免恶性交通事故的重要设施,由制动坡床和防撞设施等组成,如图竖直平面内,制动坡床视为与水平面夹角为的斜面一辆长12 m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床,当车速为23 m/s时,车尾位于制动坡床的底端,货物开始在车厢内向车头滑动,当货物在车厢内滑动了4 m时,车头距制动坡床顶端38 m,再过一段时间,货车停止已知货车质量是货物质量的4倍,货物与车厢间的动摩擦因数为0.4;货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍货物与货车分别视为小滑块和平板,取cos 1,sin 0.1,g10 m/s2.求:(1)货
9、物在车厢内滑动时加速度的大小和方向;(2)制动坡床的长度图110答案 (1)5 m/s2,方向沿制动坡床向下(2)98 m解析 (1)设货物的质量为m,货物在车厢内滑动过程中,货物与车厢间的动摩擦因数0.4,受摩擦力大小为f,加速度大小为a1,则fmgsin ma1fmgcos 联立以上二式并代入数据得a15 m/s2a1的方向沿制动坡床向下(2)设货车的质量为M,车尾位于制动坡床底端时的车速为v23 m/s.货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s038 m的过程中,用时为t,货物相对制动坡床的运动距离为s2.货车受到制动坡床的阻力大小为F,F是货车和货物总重的k倍,k0.44,货车长度l
10、012 m,制动坡床的长度为l,则Mgsin FfMa2Fk(mM)gs1vta1t2s2vta2t2ss1s2ll0s0s2联立并代入数据得l98 m.4C22016上海卷 如图1所示,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的()图1AOA方向 BOB方向COC方向 DOD方向4D解析 根据牛顿第二定律,合外力方向与加速度方向相同,小车和球的加速度向右,所受合外力也向右,D正确C3 超重和失重C4 实验:验证牛顿定律23C42016全国卷 某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系图中,置于实验台上的长木板水平放置,
11、其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有N5个,每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下:(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑图1(2)将n(依次取n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余Nn个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表n2时的s t图像如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位
12、有效数字),将结果填入下表n12345a/(ms2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出an图像从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比图1(5)利用an图像求得小车(空载)的质量为_ kg(保留2位有效数字,重力加速度g取9.8 m/s2)(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是 _(填入正确选项前的标号)Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线,但该直线不过原点Can图线仍是直线,但该直线的斜率变大23答案 (3)0.39(0.370.49均可)(4)an图线如图所示(5)0.45(0.430.47
13、均可)(6)BC解析 (3)系统做匀加速直线运动,sat2,由图(b)可知,当t2 s时,s0.78 m,代入解得a0.39 m/s2.(4)由题意知描点法作图所得的必须是一条直线(5)对于挂在下面的n个钩码,有nmgFnma;对于小车(含剩下的钩码),有FM(Nn)ma;两式相加得nmg(MNm)a;解得an,可见an图像的斜率表示,由an图可知斜率k0.196,所以0.196,解得M0.45 kg.(6)木板水平时要考虑摩擦力的影响,对于挂在下面的n个钩码,有nmgFnma;对于小车(含剩下的钩码),有FM(Nn)mgM(Nn)ma;两式相加得nmgM(Nn)mg(MNm)a,去中括号得n
14、(mgmg)(MNm)g(MNm)a,移项化简得n(mgmg)(MNm)(ag),解得angn9.8,可见an图像仍是一条直线,但其斜率要变大,且不过坐标原点C5 牛顿运动定律综合22E5C52016全国卷 某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示图1该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为_,打出C点时重物下落的速度大小为_,重物下落的加速度大小为_(2)已测得s18.89 cm,s29.50 cm,s310.10 cm;当地重力加速度大小为9.80 m/s2,实验中重